Введение. Актуальность исследуемой темы обоснована несоответствием данных эксплуатации широкой линейки реализованных по типовым сериям проектов стальных конструкций покрытий зданий с указаниями дополнения к п. 15.4.6 СП 16.13330.2017 «Стальные конструкции» (изм. 3) об ограничении применения прогонов в качестве элементов связей.

Цель. Расчетно-аналитическое обоснование механического процесса работы прогона в составе конструкций покрытия и явление изменения его напряженно-деформированного состояния в процессе нагружения для действительных условий сопряжения с поясами ферм.

Материалы и методы. Особое внимание уделено однопролетным прогонам и их роли в качестве раскрепляющих элементов сжатых поясов ферм при работе в направлении из плоскости фермы. Для численного расчета конструкций прогонов использован метод конечных элементов, реализованный в программном комплексе ЛИРА САПР. Предварительно прогон рассматривался как изгибаемый стержень (балка) на нагрузки от собственного веса, веса кровли и снега.

Результаты. Обоснована работа прогонов в качестве распорок, разделяющих сжатые пояса ферм на расчетные отсеки. Установлено, что фиктивная сила, возникающая от обжатия верхних поясов ферм, не оказывает решающего влияния на несущую способность прогонов, а обладает разгружающим эффектом при совмещении работы прогона на действие поперечной нагрузки. Изучено влияние определяющих факторов, характеризующих включение прогона в совместную работу с конструкциями покрытия, таких как чернота отверстия болта, сила затяжки болтового соединения, влияние эксцентриситета опирания прогона к поясам ферм.

Выводы. Проведенные исследования позволили сделать заключение о следующем: прогон является внецентренно-нагруженным стержнем, воспринимающим нагрузки от собственного веса конструкций, снега, ветра и фиктивных сил; контрольными параметрами установлено, что включение прогона в работу как раскрепляющего элемента происходит; совмещение функций несущей конструкции и распорки в одном элементе повышает показатели прочности прогона.

Введение. Балочные системы, несмотря на их простоту, являются наиболее распространенными типами систем строительных конструкций. Проектирование начинается с компоновки, в результате которой выбирается схема расположения ригелей (главных и рядовых), тип сопряжения (шарнирный или жесткий), выбирается основной критерий назначения шага рядовых ригелей. Проектное обоснование назначаемой компоновочной конструктивной схемы и выбор наиболее рационального решения позволяет сократить расходы на этапах жизненного цикла здания, таких как строительство, эксплуатация, реконструкция или модернизация. Накопленный и проанализированный объем типов примененных эксплуатируемых конструктивных решений покрытий гражданских зданий, множественные данные о характере развития и реализации повреждений в конструкциях данного типа, позволяют обосновано сформулировать цель исследования, которая заключается в расчетном обосновании предложенных принципов и критериев разработки рациональной конструктивной схемы балочных покрытий.

Методы. Для реализации указанной цели выполнены численные исследования с учетом варьирования наиболее значимых параметров, изменение которых влияет на результат поиска рациональных конструктивных схем балочных покрытий.

Результаты. По результатам систематизации данных выполненной работы предложен алгоритм создания рационального конструктивного решения балочных покрытий нетиповой геометрии. Алгоритм апробирован при нахождении рационального решения покрытия эксплуатируемого здания нетиповой формы размерами в плане 60,0 × 36,0 м.

 

Введение. В работе рассмотрены методы анализа воздействия ветрового потока на башенную каркасно-обшивную 12-гранную стальную градирню (БСГ) площадью орошения 1600 м². Основной целью проведения численных и экспериментальных исследований обтекания ветровым потоком БСГ является верификация полученных экспериментальных данных в аэродинамической трубе, а также выбора модели турбулентности, наиболее точно описывающей полученные явления при проведении экспериментальных исследований. Разработка башенных каркасно-обшивных стальных градирен сталкивается с рядом нерешенных задач, что значительно усложняет процесс проектирования. Главное препятствие – отсутствие в действующих нормативных документах четко обоснованных значений нагрузок и воздействий на подобные сооружения. Ветровое воздействие, будучи непостоянным по силе и направлению, оказывает значительное влияние на несущую способность градирни, с учетом ее формы. Данные исследования позволяют не только уточнить расчетные значения ветрового давления, но и разработать более эффективные методы расчета нагрузок на градирни.

Материалы и методы. Работа основана на использовании таких подходов строительной аэродинамики как тензометрические весовые исследования, метод дренирования моделей, методы визуализации ветрового потока «велосиметрия», или теневой метод, метод шелковинок, позволяющие всецело оценить поведение конструкции в ветровом потоке. С использованием софта AutoCAD CFD выполнен численный анализ с последующим сопоставлением полученных результатов данных с экспериментальными исследованиями. В ходе выполнения экспериментальной части исследования применялись модели, выполненные посредством 3D-печати для продувки в строительной аэродинамической трубе, учитывая каркас стальной обшивки градирни для определения действительных эпюр распределения давления ветра на башенную каркасно-обшивную градирню гиперболической формы с учетом сезонности эксплуатации, а также стадий возведения, для выявления наиболее неблагоприятных расчетных ситуаций влияния ветрового воздействия.

Результаты. Определены значения коэффициентов полного ветрового давления Сx, Cy, CMz, подтверждающие высокую сопоставимость экспериментальных данных в пределах от 95 % до 100 % с СП. Значения и характер распределения локальных аэродинамических коэффициентов Cp отличаются от предлагаемых в нормативных документах пиковых значений при активном давлении от 30 % до 50 %, протяженностью области и зон с отрицательными давлениями, возникающими при сходе вихря, выявлена независимость аэродинамического коэффициента Сp от числа Рейнольдса R_e в пределах от 2,71 × 10⁵ до 3, 29 × 10⁵. Выполнено обоснование теории Reynolds Averaged Navier-Stokes SST k-ω DES расчета, наиболее точно описывающего характер обтекания расчетных моделей ветровым потоком.

Выводы. Данные экспериментальных исследований позволили установить значения коэффициентов полного ветрового давления, критериев подобия, а также значения и характер распределения локальных аэродинамических коэффициентов на конструкцию градирни. По результатам проведенных численных и экспериментальных исследований предложена уточненная методика нормирования ветрового воздействия на каркасно-обшивную 12-гранную стальную градирню площадью орошения 1600 м² с учетом сезонности эксплуатации и этапов возведения.